甲乙酮装置的工艺技术特点及工业生产分析

刘林 杨明明 姚双合 马金虎

摘要：甲乙酮的英文缩写是MEK，也称甲基乙基酮或者丁酮。它具有溶解性能好，挥发速度快，低毒且稳定等特点，是一种性能优良的无色可燃透明液体，用途广泛的有机溶剂和精细化工原料。甲乙酮主要用于涂料生产，还应用在丙烯酸酯类溶剂、聚氨酯粘合剂、润滑油脱蜡、油墨、涂料剥离剂、磁带清洗等领域，也可在生产氧化甲乙酮、甲乙酮肟中作为制药中间品使用。文章对甲乙酮装置的工艺   技术特点及工业生产进行了研究分析，以供参考。

关键词：甲乙酮装置;工艺技术特点;工业生产

1前言

甲乙酮（简称MEK）是一种性能优良，用途广泛的有机溶剂，具有优异的溶解性和干燥特性，对各种天然树脂（如松香、樟脑等）、纤维素酯类（如硝化纤维素、乙基纤维素、醋酸纤维素）、合成树脂（如醇酸树脂、酚醛树脂、聚醋酸乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯-偏氯乙烯共聚物、香兰酮-茚树脂、对氯基苯磺酰胺树脂、丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚氨酯树脂）等具有良好的溶解性能，在涂料、胶带、胶黏剂、合成革、油墨、磁带、香料、催化剂、化工中间体、抗氧剂以及阻蚀剂等方面具有广泛的应用。

2装置工艺技术特点

二套甲乙酮装置的水合单元，采用了正丁烯直接水合法生成仲丁醇的工艺，以强酸性磺化阳离子树脂为催化剂，正丁烯在质子催化的作用下生成中间产品仲丁醇。该反应在超临界的三相条件下进行，反应温度为130～170℃，压力5.9～6.1MPa。该技术的优点是工艺流程简单，三废排放少，对设备腐蚀性小，中间产品仲丁醇选择性高。其缺点是对原料正丁烯纯度要求高，要求C4馏分中正丁烯含量≥93%，所以需要先进行原料丁烯的提浓处理。甲乙酮合成与精制单元通过仲丁醇气相脱氢技术生产甲乙酮，采用氧化锌和锌铜合金为催化剂，在温度195～275℃，压力0.23～0.28MPa的条件下发生脱氢反应生成甲乙酮，该反应的优势明显，其单程转化率在65%以上，目的产品甲乙酮的选择性也很高，通常都在95%以上。

3甲乙酮装置工艺优化

3.1丁烯提浓单元

通过近年来对提浓单元的萃取精馏塔生产状况的分析，除去原料和人为操作因素，最主要的原因就是萃取精馏塔高过低（69.8m），导致填料高度不够，该塔碳四处理能力达不到设计要求，碳四分离效果不稳定，导致塔顶正丁烯含量一直偏高。新装置对萃取精馏塔改用板式塔，分为AB两塔串联操作，其中A塔高度65m，94层塔盘和顶部一段3.5m的CY规整填料;B塔高度66m，96层塔盘。塔盘采用的是由华东理工大学设计、苏州伟业石化机械厂生产的导向浮阀塔盘，塔盘采用四溢流，板间距为450mm，极大的提高了萃取精餾塔的处理能力，而且导向浮阀塔对原料适应范围广，操作弹性大，有利于生产平稳和正丁烯收率的稳定。原有装置萃取剂再生，脱轻和脱重均是利用再生罐进行，溶剂内杂质难以脱除彻底，导致溶剂再生频繁，效果一直不理想。新建装置再原有基础上，增加了再生塔系统，混合罐和一台冷却器。溶剂需要再生时，将循环萃取剂引入再生塔，MEK轻组分从塔顶流出，部分打回塔顶作为回流液，其余被送往混合罐，塔釜液送往脱杂质塔，采用真空内加热操作，塔顶SBA等杂质冷却后进入回流罐，部分回流，部分外送罐区杂质罐。塔釜液经过冷却后自流到混合罐，MEK、NFM在混合罐混合，用循环水将混合后物料进行进一步冷却至80℃以下，作为再生后的萃取剂通过混合泵返回系统内。

3.2仲丁醇合成与精制单元

反应进料泵如仍采用高速离心泵，则电机需要630kw电机，由于公司内部蒸汽量有富余，对进料泵选用蒸汽轮机，既满足了生产需要，有合理利用蒸汽资源，节约大量电耗。脱丁烯塔顶空冷器，用蒸发式空冷器取代了传统空冷器，表面蒸发空冷器是一种将水冷与空气冷却、传质传热过程融一体，高效冷凝冷却设备。其传热过程一方面依靠水膜与空气间的显热传递来进行;另一方面利用管外水膜的迅速蒸发来强化管外传热。由于水的汽化潜热很大，水膜的蒸发强化管外表面的传热，使设备总体传热效率较单纯的空冷器或水冷器高许多，有效解决了脱丁烯塔夏季生产的瓶颈问题。

3.3甲乙酮合成与精制单元

本单元的仲丁醇闪蒸罐使用一段时间后，底部会有重质物聚集，如未采取措施，会导致闪蒸罐能耗增大，严重时影响正常生产。在底部增加一路管线至精馏段重质物塔，定时将顶部聚集的重质物送至重质物塔处理，避免重质物的聚集。MEK干燥塔回流罐脱水，原有流程是直接排进污水管网，但是排出的水中含10%甚至更高的有机物含量，主要是甲乙酮、仲丁醇以及微量的己烷，通过分析，增加一脱水罐，用泵将罐中物料送至仲丁醇精馏单元水储罐作为共沸物塔的进料，回收有机相，塔底水循环利用，多余的水通过管线送至污水处理场。使得高有机物含量污水不再直接排放，减轻污水处理的负荷，同时回收的甲乙酮等有机相还可以增加一定的经济效益。

3.4氢气压缩与提纯单元

原有装置中氢压机的各级气液分离器中液相都集中排往装置地下污水罐，与其他工段物料一起返回精馏单元进行回收。通过分析可以看出本单元液相中含大量甲乙酮组分，回到精馏单元，则这部分甲乙酮无法回收，本次新建装置中在本单元增加一个收集罐，统一送至甲乙酮单元原料罐，可以避免甲乙酮的损失。

3.5公用工程单元

原有装置中冷媒单元的冷冻液仅在甲乙酮和氢气压缩提纯单元使用，装置内的平衡系统冷却器使用循环水冷却，效果一般，导致不少有效组分进入了平衡放空系统，新建装置中，使用冷冻液取代循环水，提高了冷却效果，大大降低了有效组分的损耗。新建的热媒单元，考虑到原有以燃料油为燃料的热媒炉能耗高，同时利用装置内平衡驰放气，本次采用的是以平衡驰放气和干气为燃料的热媒炉，合理利用了资源，降低了能耗，同时能向甲乙酮单元提供稳定的热源。

结束语

面对装置产能无法发挥的现实情况，通过对石化公司炼油和化工的供料装置流程进行了全面摸底，了解上游装置的运行状况和分析情况，利用碳平衡计算的手段，找到影响装置产品产量的瓶颈问题。在各个技措、攻关项目立项后，积极协调其他部门，尽可能使项目如期达到设计要求。在项目实施过程中，全程参与了整个项目过程，对项目进行过程中发现的问题积极协调解决。

参考文献：

[1]任万忠，陈小平，王文华等.C4烃在混合吗啉溶剂体系中的相对挥发性[J].精细化工，2005，S1：42～44.

[2]姚玉英，化工原理[M].天津：天津大学出版社，2003.145～158.